No solid evidence for an inner core on Mars

Resumo Técnico: "Não há evidências sólidas de um núcleo interno em Marte"

Definição do Problema
Após a chegada da missão InSight da NASA, os dados sísmicos avançaram significativamente a compreensão do interior de Marte, particularmente em relação ao tamanho e à densidade do núcleo líquido. Embora modelos iniciais sugerissem um núcleo grande e de baixa densidade, análises subsequentes de ondas P difratadas de um impacto de meteorito no lado oculto indicaram um núcleo menor e mais denso, sobreposto por uma camada de silicato fundido. Uma questão crítica permanece sem resolução: Marte possui um núcleo interno sólido, semelhante ao da Terra? Um estudo recente de Bi et al. (2025) alegou identificar as fases sísmicas PKiKP (reflexão no topo do núcleo interno) e PKIKKIKP (reflexão na base do núcleo externo atravessando o núcleo interno), inferindo a existência de um núcleo interno sólido de 600 km. No entanto, a presença de um núcleo em cristalização tem implicações profundas para a compreensão da evolução térmica e do dínamo magnético inicial de Marte. Os autores deste estudo argumentam que os dados sísmicos são ambíguos e que a identificação dessas fases pode não ser exclusiva de um raio específico do núcleo interno.

Metodologia
Os autores reexaminaram os mesmos dados sísmicos de alta qualidade da InSight utilizados por Bi et al. (2025), focando em 23 marcossismos da região de Cerberus Fossae (10 eventos de qualidade A e 13 de qualidade B). Para aumentar a relação sinal-ruído (SNR) das fases fracas refletidas no núcleo, eles empregaram métodos de empilhamento de arranjo de fontes (source-array stacking). Esta técnica aproveita o princípio da reciprocidade, empilhando múltiplos eventos de origem registrados em um único sismômetro (InSight) para gerar interferência construtiva em sinais coerentes enquanto gera interferência destrutiva em ruídos incoerentes.

O fluxo de trabalho envolveu:

1. Processamento de Dados: As formas de onda foram rotacionadas para sistemas radial-transversal-vertical (RTZ), limpas de artefatos (deglitched) e filtradas usando um filtro Butterworth passa-banda de 0,2–0,9 Hz e um filtro de polarização no domínio do tempo.
2. Predição de Tempo de Viagem: Utilizando o toolkit TauP e um modelo de velocidade radial representativo (modelo médio de Khan et al., 2023), os tempos de viagem foram preditos para vários raios hipotéticos de núcleo interno variando de 50 a 650 km em incrementos de 50 km.
3. Empilhamento e Análise de Coerência: Os traços foram alinhados nos tempos de chegada preditos e empilhados linearmente. Para quantificar a coerência de fase, os autores computaram F-vespagramas, uma medida de coerência definida como a razão entre a energia total ao quadrado dentro do feixe e a diferença total ao quadrado entre o feza e os traços individuais.
4. Busca em Grade (Grid Search): Uma busca em grade foi realizada sobre a lentidão horizontal relativa ($u_{hor}$) e os raios do núcleo interno. O método foi primeiro validado em ondas de corpo estabelecidas (SS, PP, PPP, SSS e ScS/SdS) para garantir robustez antes de aplicá-lo às fases contestadas do núcleo interno (PKiKP e PKIKKIKP).

Principais Contribuições e Resultados
A principal contribuição do estudo é a demonstração de que os sinais sísmicos interpretados como evidência de um núcleo interno de 600 km não são exclusivos desse raio específico.

• Validação em Fases Conhecidas: A metodologia reproduziu com sucesso sinais coerentes para fases estabelecidas como SS, PP e ScS/SdS, com lentidão e tempos de chegada consistentes com as descobertas anteriores da equipe da InSight. Isso confirmou a confiabilidade do empilhamento e da abordagem F-vespagram.
• Análise de PKiKP: Quando aplicada à fase PKiKP, a análise revelou sinais coerentes e amplitudes de feixe máximas não apenas para o modelo de 600 km, mas também para raios de núcleo interno de 200–300 km e 500–600 km. Notavelmente, as amplitudes de feixe para os modelos de 200 e 300 km foram, de fato, maiores do que as do modelo de 600 km. O modelo de 400 km foi considerado não robusto devido a picos de coerência dissimilares no vespagram e no F-vespagram.
• Análise de PKIKKIKP: Para a fase PKIKKIKP, que envolve a travessia pelo núcleo interno e é sensível às velocidades de onda P do núcleo interno, a análise gerou sinais coerentes para uma ampla gama de raios de 100 a 600 km. As janelas de tempo para esta fase foram significativamente mais largas (aumentando de ~60 s para ~90 s em relação à PKiKP), reduzindo ainda mais a definitividade das restrições.

Significância e Alegações
O artigo conclui que não há atualmente evidência sísmica definitiva confirmando a existência de um núcleo interno sólido em Marte. Os autores argumentam que a ambiguidade nos dados — onde sinais coerentes podem ser gerados para uma ampla gama de raios de núcleo interno (200–300 km e 500–600 km para PKiKP; 100–600 km para PKIKKIKP) — impede uma solução única.

A significância desta descoberta reside na cautela contra a sobreinterpretação de chegadas sísmicas fracas no contexto do complexo interior de Marte. Os autores afirmam que, embora um núcleo interno sólido não seja excluído, o conjunto de dados atual não fornece as restrições robustas e únicas necessárias para confirmar sua existência. Consequentemente, a observação de um núcleo em cristalização, que serviria como uma âncora crítica para entender a evolução termoquímica e o dínamo inicial de Marte, permanece não comprovada apenas por dados sísmicos. Os autores enfatizam que mais observações são necessárias para resolver esta questão.